Lần đầu các nhà khoa học xây dựng thành công ở Việt Nam mô hình hỗ trợ chẩn đoán một số rối loạn tâm thần phổ biến dựa trên các kỹ thuật phân tích dữ liệu lớn về chức năng huyết động học tại thùy trán bằng máy quang phổ cận hồng ngoại chức năng cầm tay (fNIRS).
Đây là kết quả từ nghiên cứu do PGS.TS. Trần Xuân Bách (Viện Đào tạo Y học dự phòng và Y tế công cộng thuộc Trường Đại học Y Hà Nội) chủ trì.
Một hướng nghiên cứu mới
Hiện nay, rối loạn tâm thần là một trong những nguyên nhân hàng đầu dẫn đến gánh nặng bệnh tật toàn cầu - trong đó phổ biến nhất là rối loạn trầm cảm, rối loạn lo âu, tâm thần phân liệt, rối loạn lưỡng cực.
Tại Việt Nam, tỷ lệ mắc 10 chứng rối loạn tâm thần phổ biến trong dân số khoảng 14%, tương tự với các quốc gia khác trên thế giới [1]; tuy nhiên, khả năng cung ứng các dịch vụ dự phòng, phát hiện sớm, quản lý chăm sóc và theo dõi tiến triển điều trị các rối loạn tâm thần còn nhiều hạn chế. Hơn nữa, các phương pháp tiếp cận trong chẩn đoán lâm sàng chủ yếu dựa trên các triệu chứng, rối loạn thực thể và các trắc nghiệm do bệnh nhân khai báo, dẫn đến chưa phân tách và xác định chính xác đặc điểm bệnh lý trong nhiều tình huống. Do đó, việc tìm ra các chỉ báo sinh học chuyên biệt, khách quan, có tính giá trị cao, và khả thi trong triển khai dựa vào cộng đồng là một giải pháp có tính đột phá trong chiến lược chăm sóc sức khỏe tâm thần.
Theo hướng này, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Trần Xuân Bách đặt mục tiêu xây dựng mô hình hỗ trợ chẩn đoán các rối loạn tâm thần dựa trên sự thay đổi huyết động học tại vùng vỏ não trước thu được từ thiết bị quang phổ cận hồng ngoại chức năng cầm tay (Functional Near-Infrared Spectroscopy - fNIRS), tạo tiền đề cho việc khám phá đầy đủ hơn những tổn thương về thực thể, thông qua các dấu ấn sinh học khách quan, phối hợp với việc thăm khám lâm sàng của các bác sỹ chuyên khoa trong đánh giá sức khỏe tâm thần.
Ưu điểm của thiết bị quang phổ cận hồng ngoại chức năng
Theo PGS. Bách, fNIRS là một thiết bị đánh giá chức năng thần kinh không xâm lấn, thông qua việc thăm dò sự thay đổi huyết động học tại vùng vỏ não trước trán.
Cơ chế hoạt động của thiết bị này tương tự như chụp cộng hưởng từ chức năng (Functional Magnetic Resonance Imaging - fMRI), có thể đo lường sự thay đổi nồng độ của oxyhemoglobin (HbO2) khi có sự gia tăng hoạt động trong một vùng não cụ thể, kéo theo sự gia tăng nguồn cung cấp máu và nồng độ HbO2.
Thiết bị fNIRS có một số ưu điểm nổi bật cho việc ứng dụng trong các nghiên cứu về thần kinh và tâm thần, đặc biệt ở các nước đang phát triển - PGS. Bách cho biết.
Thứ nhất, đây là một thiết bị đánh giá chức năng thần kinh không xâm lấn, sử dụng bước sóng cận hồng ngoại, và hoàn toàn không gây ảnh hưởng đến sức khoẻ của người sử dụng.
Thứ hai, thiết bị có kích thước nhỏ, trọng lượng thấp (500 gr), dễ dàng vận chuyển. Hơn nữa, nó cho phép đánh giá trong nhiều điều kiện, bối cảnh khác nhau như tại cộng đồng, nơi làm việc, tại nhà,.... và được thiết kế để đánh giá hoạt động chức năng não bộ của không chỉ người lớn mà cả trẻ em và người già. Đồng thời, trong quá trình đo, thiết bị cũng cho phép chuyển động cơ thể do không quá nhạy cảm đối với các xung động gây ra do chuyển động và tiếng ồn. Điều này đặc biệt phù hợp với những bệnh nhân tâm thần có nỗi ám ảnh về môi trường kín.
Thứ ba, fNIRS có khả năng thu nhận tín hiệu liên tục tại nhiều tư thế đo khác nhau mà vẫn duy trì độ phân giải theo thời gian tốt, chi phí cũng thấp hơn rất nhiều so với các phương pháp hình ảnh thần kinh khác như chụp cộng hưởng từ (fMIR) hay chụp cắt lớp (PET/CT) - những phương pháp vốn đòi hỏi phải được thực hiện tại các bệnh viện, trung tâm do yêu cầu kỹ thuật phức tạp cùng với các thiết bị cố định, chuyên biệt.
Cuối cùng, lợi thế của việc xử lý dữ liệu nhanh cho phép nghiên cứu các mẫu lớn.
"Kết hợp việc sử dụng hệ thống quang phổ cận hồng ngoại cầm tay trong đánh giá sự thay đổi huyết động học mở ra cơ hội chẩn đoán các rối loạn tâm thần trên diện rộng, ở mọi địa bàn, dựa vào cộng đồng, và có thể thực hiện như một phần của việc kiểm tra sức khỏe định kỳ," PGS. Bách nói.
Tuy nhiên, thách thức chung là việc ứng dụng fNIRS trong các bệnh lý liên quan đến bộ não, tâm lý hành vi và sức khỏe tâm thần còn rất hạn chế, đặc biệt là còn thiếu các cơ sở dữ liệu và thuật toán để xác định các ngưỡng chẩn đoán.
Trong nghiên cứu của nhóm PGS. Bách, các thay đổi huyết động học ở vùng vỏ não trước trán được ghi lại bằng thiết bị fNIRS mật độ cao NIRSIT của OBELAB, Hàn Quốc.
Để đánh giá sự thay đổi huyết động học, nhóm nghiên cứu sử dụng hai bài tập nhận thức bao gồm bài kiểm tra Nhận biết từ ngữ và mầu sắc (Stroop Color-Word - SCWT) và bài kiểm tra lưu loát bằng lời nói (Verbal Fluency Test - VFT). Trong đó, VFT phục vụ việc đánh giá các chức năng điều hành (executive functions), trí nhớ bằng lời nói (verbal memory), tốc độ phản ứng tâm lý (psychomotor speed) và có liên quan với sự kích hoạt thùy trán (frontal lobe activation).
Trong khi đó, bài tập SCWT được coi là một trong những phương pháp tiêu chuẩn để đánh giá chức năng điều hành, tốc độ xử lý, tính linh hoạt trong nhận thức và sự chú ý có chọn lọc. Cơ chế của bài tập SCWT có liên quan đến chủ ý có chọn lọc, do đó đòi hỏi người tham gia phải có sự giao thoa nhận thức giữa màu sắc và từ ngữ. Gần đây, bài tập SCWT đã được ứng dụng rộng rãi trong các nghiên cứu về thiết bị fNIRS với các nhóm đối tượng mắc các rối loạn tâm thần phổ biến như tâm thần phân liệt, rối loạn lo âu-trầm cảm và rối loạn cảm xúc lưỡng cực.
Kết quả và tiềm năng ứng dụng
Thiết bị fNIRS cầm tay được sử dụng để đánh giá sự khác biệt về nồng độ HbO2 tại vùng não trước trán giữa nhóm mắc rối loạn tâm thần và nhóm đối chứng khỏe mạnh. Kết quả chỉ ra rằng, nhóm khỏe mạnh có sự gia tăng đáng kể nồng độ HbO2 trong suốt quá trình thực hiện hai bài tập nhận thức SCWT và VFT. Trong khi đó, nhóm mắc rối loạn tâm thần ghi nhận sự giảm nồng độ HbO2 trong suốt quá trình thực hiện các bài tập nhận thức. Trắc nghiệm VFT cho thấy giá trị phân loại người bệnh tốt hơn so với trắc nghiệm SCWT.
Cụ thể, với bệnh tâm thần phân liệt, nghiên cứu được thực hiện trên 110 bệnh nhân và 47 người khỏe mạnh được ghép cặp so sánh dựa trên các đặc điểm về tuổi, và giới tính. Kết quả, bên cạnh sự khác biệt về sự thay đổi nồng độ HbO2 giữa hai nhóm, khu vực phía bên phải vùng võ não trán ổ mắt (orbitofrontal cortex) được xác định là khu vực thần kinh nhạy cảm nhất trong phân biệt bệnh nhân tâm thần phân liệt với nhóm đối chứng khoẻ mạnh trong quá trình thực hiện bài tập VFT.
Đối với rối loạn cảm xúc lưỡng cực và rối loạn cảm xúc đơn cực (rối loạn lo âu và rối loạn trầm cảm), nghiên cứu được tiến hành trên 100 bệnh nhân chia đều cho hai nhóm, và nhóm đối chứng khỏe mạnh gồm 50 người. Người tham gia ba nhóm kể trên cũng được ghép cặp dựa trên một số đặc điểm nhân khẩu học, gồm tuổi và giới tính. Ở ba nhóm này, nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy sự khác biệt về phản ứng huyết động học trong quá trình thực hiện các bài tập nhận thức. Bên cạnh đó, nghiên cứu còn chứng minh được rằng khu vực phía bên trái vùng võ não trán ổ mắt (orbitofrontal cortex) và vỏ não phần lưng bên (dorsolateral cortex) lần lượt là những vùng giải phẫu thần kinh nhạy cảm nhất để phân biệt những người mắc chứng rối loạn lưỡng cực và rối loạn cảm xúc đơn cực với những người thuộc nhóm đối chứng khoẻ mạnh.
Nhìn chung, nghiên cứu đã tạo ra cơ sở khoa học để phiên giải các thông số thu được từ thiết bị fNIRS cầm tay, từ đó cung cấp một công cụ hỗ trợ chẩn đoán hữu ích cho một số rối loạn tâm thần.
Các kết quả nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên tạp chí Journal of Affective Disorders (Q1, IF = 6.533) [2] và Frontiers in Psychiatry (Q1, IF = 5.435) [3], đồng thời được Hội đồng khoa học của Bộ Y tế đánh giá Xuất sắc.
Đặc biệt, nhóm nghiên cứu cho biết, họ còn xây dựng cơ sở dữ liệu về các thông số sức khỏe và hành vi của hơn 700 đối tượng - một trong những cơ sở dữ liệu lớn nhất ứng dụng fNIRS trong nhóm bệnh nhân có rối loạn tâm thần trên thế giới. Cùng với cơ sở dữ liệu về chỉ số đánh giá chức năng của vùng thùy trán của người Việt bằng thiết bị fNIRS cầm tay, đây là hai cơ sở dữ liệu lần đầu được thu thập ở Việt Nam, cung cấp những thông tin và bằng chứng quan trọng về một số vấn đề tâm thần của người Việt, là tiền đề cho các nghiên cứu, can thiệp, và phát triển chính sách giúp nâng cao sức khỏe tâm thần ở nước ta.
Nhóm đề xuất cần tiếp tục nghiên cứu giá trị và sự phù hợp của thiết bị fNIRS trong việc hỗ trợ dự đoán sự khởi phát và hiệu quả điều trị các rối loạn tâm thần, cũng như thử nghiệm ứng dụng fNIRS trong rất nhiều bệnh lý khác về hệ thần kinh, rối loạn tâm lý hành vi, rối loạn phổ tự kỷ...
Nghiên cứu được thực hiện từ năm 2020 đến năm 2022 với tài trợ từ Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VINIF). Quá trình phối hợp và chuyển giao kết quả có sự tham gia của Viện Đào tạo Y học dự phòng và Y tế công cộng và Sở Y tế Hà Nội, Viện Kinh tế và Công nghệ Y tế, Bệnh viện Tâm thần Mai Hương và Bệnh viện Tâm thần Trung ương I.
Đóng góp cho nghiên cứu này còn có một số chuyên gia trong lĩnh vực đến từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS), Đại học Johns Hopkins, Đại học Stanford…
Nguồn tham khảo:
[1] Vuong, D.A., et al., Mental health in Vietnam: Burden of disease and availability of services. Asian J Psychiatr, 2011. 4(1): p. 65-70.
[2] Tran, B.X., et al.,Utility of portable functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) in patients with bipolar and unipolar disorders: A comparison with healthy controls. J Affect Disord, 2023.323: p. 581-591.
[3] Tran, B.X., et al., Differentiating people with schizophrenia from healthy controls in a developing Country: An evaluation of portable functional near infrared spectroscopy (fNIRS) as an adjunct diagnostic tool. Frontiers in Psychiatry, 2023. 14.